Тема 3: Ємнісні властивості гірських порід

Причини та характер прояву ємнісних властивостей насичених рідиною гірських порід, способи чисельного відображення цих важливих характеристик.

Головні питання та відповіді теми:

1. Що означає поняття "ємнісні властивості" гірських порід?

Це здатність гірських порід поглинати, утримувати та віддавати певну кількість рідини.

2. Якi види ємності (водовіддачі) гірських порід розглядаються в ДПВ?

Розглядають гравітаційну ємність (водовіддачу), кола рідина може бути отримана з породи шляхом вільного стікання, та також пружну ємність (водовіддачу), коли рідина може бути отримана з породи під дією додаткового навантаження.

3. Як визначається коефіцієнт гравітаційної водовіддачі гірських порід?

Коефіцієнт гравітаційної водовіддачі визначається за залежністю:

, (3.1)

де - об’єм рідини, яка може бути отримана з зразка породи шляхом вільного стікання;

- площа поперечного перерізу зразка породи;

- висота зразка породи.

Тут - так званий “осушений об’єм” породи. Осушений об’єм – поняття умовне, так як частина вологи завжди залишається в породі.

4. Як інакше можна визначити гравітаційну водовіддачу гірських порід?

Гравітаційна водовіддача може бути визначена також за допомогою залежності:

, (3.2)

де загальна пористість породи;

об’ємна маса скелету породи;

максимальна молекулярна вологоємність породи;

об’ємна маса рідини.

Також допускається, що:

, (3.3)

де активна пористість.

6. Чому чисельно рівний коефіцієнт гравітаційної водовіддачі?

Для різних типів гірських порід коефіцієнт гравітаційної водовіддачі змінюється в межах від 0,001 до 0,3.

7. Що таке “коефіцієнт недостачі насичення” гірських порід?

Це є аналог коефіцієнта гравітаційної водовіддачі, що використовується при оцінці заповнення породи рідиною. Від є чисельно меншим ніж коефіцієнт гравітаційної ємності.

8. Що означає поняття "пружна ємність" гірських порід?

Це здатність гірських порід поглинати, утримувати та віддавати деяку кількість рідини за рахунок пружних властивостей рідини та породи..

9. Що таке коефіцієнт “пружної ємності” гірської породи?

Коефіцієнт пружної ємності гірської породи визначається таким чином:

, (3.4)

де загальна пористість породи;

коефіцієнт пружного стиснення рідини;

коефіцієнт пружного стиснення породи.

Величина являє собою зміну об’єму рідини в одиниці об’єму породи при одиничній зміні напору.

10. Чому чисельно дорівнює коефіцієнт пружної ємності гірської породи?

для пісків - м^-1;

для супісків та суглинків м^-1;

для тріщинуватих порід м^-1.

11. Що таке “коефіцієнт пружної водовіддачі” водоносного пласту?

Коефіцієнт пружної водовіддачі гірської породи визначається таким чином:

, (3.5)

де - об’ємна маса рідини;

- потужність водоносного пласту.

При умові, що :

. (3.6)

12. Яку розмірність мають коефіцієнт гравітаційної водовіддачі гірської породи та коефіцієнт пружної водовіддачі водоносного пласту?

Ці величини безрозмірні.

13. Яке співвідношення існує між коефіцієнтами пружної та гравітаційної водовіддачі гірських порід?

Виходячи з величини , можна зробити висновок, що при реальних потужностях водоносних пластів чисельне значення буде на один-два порядки менше ніж значення .

14. Що означає поняття "середовище з подвійною ємністю"?

В масивах тріщинуватих, або закарстованих порід існує переважають дрібні пори та тріщини, однак серед них може мати місце незначна кількість крупних пор та тріщин. Між всіма ними існує постійний водообмін. Подібна структура має назву "середовище з подвійною ємністю". В процесі водовідбору з такого середовища вода спочатку вивільнюється з крупних пор та тріщин (середовище 1), а потім з дрібних (середовище 2). Очевидно, що процес у середовищі 2 розвивається більш повільно, тому ця система має більшу водовіддачу.

Додаткові запитання до теми:

1.Що таке “максимальна молекулярна вологоємність” гірських порід?

2.Чому коефіцієнт недостачі насичення чисельно менший ніж коефіцієнт гравітаційної водовіддачі.

Задача №3.1

Визначити величину коефіцієнту гравітаційної водовіддачі за формулою П.А.Бецинського для порід з наступними коефіцієнтами фільтрації:

крупнозернистий пісок К=50 м/добу;

середньозернистий пісок К=25 м/добу;

дрібнозернистий пісок К=5 м/добу;

супісок К=0,5 м/добу;

суглинок К=0,05 м/добу.

З’ясувати, в яких межах зміни коефіцієнта фільтрації формула справедлива, якщо для даних порід дослідним шляхом встановлені такі значення коефіцієнта гравітаційної водовіддачі:

крупнозернистий пісок 0,3;

середньозернистий пісок 0,2;

дрібнозернистий пісок 0,15;

супісок 0,1;

суглинок 0,01